液晶显示装置及其制造方法

专利名称：液晶显示装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及利用间隔粒子保持透明基板的间隔的液晶显示装置及 其制造方法。
背景技术：
如图7所示，液晶显示装置是在形成有TFT (Thin Film Transistor 薄膜晶体管)的玻璃制的透明基板100、与分布RGB任一个的着色部 102构成彩色滤光片的玻璃制的透明基板101之间夹入液晶103而构 成。在这种液晶显示装置中，要求液晶层的厚度即单元间隙，既能够 防止液晶显示装置的显示不均等，又能够在透明基板100、 101的整个 区域厚度均一。并且作为使该单元间隙均一的方法，例如在专利文献1 中记载的方法，制造一种构成为在透明基板之间配置球状的间隔粒子 104，并且在透明基板的整个面保持该间隔均一的装置。
在上述液晶显示装置中形成沿着隔开RGB着色部102间的黑色遮 光膜105的栅格状的遮光区域106，在TFT侧的透明基板100上，栅 极电极线107的上表面形成有配置面108，该栅极电极线107比遮光区 域106宽度窄并且沿着遮光区域106而形成，如图7中实线所示，在 该配置面108上附着有间隔粒子104。
但是，在栅极电极线107的两侧配置有与着色部102对应的薄膜 状的显示电极109，如图7所示，存在在栅极电极线107与显示电极 109之间形成有比间隔粒子104的直径大的凹陷部110的情况。在采用 这种方式的情况下，如图7中两点虚线所示，间隔粒子104有可能从 配置面108上脱离而被收纳在凹陷部110内。于是，间隔粒子104位 于比配置面108低的位置被配置，那么，在该部分无法确保透明基板 100、 101间的单元间隙的规定尺寸。
专利文献l:特开2005-10412公报

发明内容
本发明是基于上述情况而完成的，其目的在于，确保将间隔粒子 配置在配置区域内，从而确实发挥确保单元间隙的功能。
作为达成上述目的的方法，本发明的液晶显示装置的特征在于， 具备 一对透明基板；配置于在上述一对透明基板上设置的栅格状的 遮光区域内、使上述一对透明基板保持规定间隔的间隔粒子；和被封 入上述一对透明基板之间的液晶，在上述一对透明基板中至少一个透 明基板的与另一个透明基板的相对面上，形成用于配置上述间隔粒子 的配置面，上述配置面扩大至上述遮光区域的几乎整个宽度的范围， 并且在其全部范围形成大概为同一平面的平面状。
根据上述本发明，将配置面扩展至遮光区域的几乎整个宽度的范 围，同时，在该整个范围内形成为大致同一平面的平面状，因此，能 够在配置区域内配置间隔粒子，从而能够确保单元间隙。
另外，本发明的液晶显示装置的特征在于，在上述一对透明基板 中的一个透明基板上，设置比上述遮光区域宽度窄并且沿着上述遮光 区域配置的突出部，在上述一个透明基板上形成接近上述突出部的侧 边缘的增高层，在跨越上述突出部与上述增高层而形成的上述液晶侧 的面上构成上述配置面。
根据上述发明，即使突出部的宽度窄，通过形成增高层，也能够 确保宽度宽的配置面。
本发明的液晶显示装置的特征在于，在上述一对透明基板中的一 个透明基板上设置沿着上述遮光区域配置的突出部，上述突出部包括 其宽度尺寸扩展至上述遮光区域的几乎整个宽度的部分，在该扩展的 部分的上述液晶侧的面上构成上述配置面。
根据上述发明，即使突出部的宽度窄，通过扩大与间隔粒子的配 置区域对应部分的宽度，也能够确保宽度宽的配置面。
本发明的液晶显示装置的特征在于，前述突出部是与驱动元件连 接的电极线。
根据上述发明，能够利用与驱动元件连接的电极线配置间隔粒子。 本发明的液晶显示装置的特征在于，在上述一对透明基板中的一 个透明基板上形成有彩色滤光片，上述彩色滤光片配置有通过沿着上
5述遮光区域的黑色遮光膜划分的多个着色部，上述突出部为在另一个 上述透明基板上以在俯视图中横穿上述着色部的方式配置的电极线。
根据上述发明，可以利用在另一个前述透明基板上以横穿前述着 色部的方式配置的电极线配置间隔粒子。
本发明的液晶显示装置的特征在于，在前述一对透明基板中的一 个透明基板上，形成辅助电容的辅助电容电极线，前述辅助电容电极 线作为前述突出部。
根据上述发明，可以利用辅助电容的辅助电容电极线配置间隔粒子。
本发明的液晶显示装置的特征在于，多个上述间隔粒子在被包含 在墨水液滴中的状态下被涂敷在上述配置面上，并且通过墨水的干燥 被固定在上述配置面上，在上述配置面中的墨水液滴的涂敷区域中， 形成深度比上述间隔粒子的直径尺寸浅的凹部。
根据上述发明，被涂抹在配置面上的多个间隔粒子中的任一间隔 粒子，通过嵌入凹部中而变成定位状态的核粒子，随着墨水的干燥， 其它的间隔粒子被核粒子吸附。因此，能够防止间隔粒子向配置面外 移动。
本发明的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，在被相互平行 地重叠同时具有栅格状的遮光区域的一对透明基板中的至少一个透明 基板的上述遮光区域内形成配置面，上述配置面扩展至横跨上述遮光 区域的几乎整个宽度的范围，并且在该整个范围内形成大致为同一平 面的平面状，在上述配置面上涂敷上述间隔粒子，上述一对透明基板 以通过夹着上述间隔粒子而空出规定的间隔的方式重叠，在上述重叠 的一对透明基板的间隙中滴下或者封入液晶。
根据上述发明，将配置面扩大至遮光区域的几乎整个宽度的范围， 同时，在该整个范围内形成为大致同一平面的平面状，因此，能够确 保在配置区域内配置间隔粒子，从而能够确保规定的单元间隙。


图1是实施方式1的TFT基板的平面图。 图2是图1的X-X线的放大断面图。图3是表示实施方式2的配置面的部分放大断面图。
图4是实施方式3的TFT基板的平面图。
图5是图4的Y-Y线的放大断面图。
图6是实施方式4的TFT基板的平面图。
图7是表示传统例子的平面图的断面图。
符号说明
10、 TFT基板(透明基板) 12、栅极电极线(突出部) 14、驱动元件
18、 凹部
19、 配置面
20、 CF基板(透明基板)
21、 彩色滤光片
22、 着色部
23、 黑色遮光膜
30、 遮光区域
31、 间隔粒子
32、 液晶
42、 50、 60、配置面
61、辅助电容电极线(突出部)
具体实施例方式
(实施方式1)
下面，参照图l和图2说明本发明的具体实施方式
1。本实施方式 的液晶显示装置构成为，通过使一对玻璃制的透明基板、即TFT基板 10与CF基板20平行地重叠，在两个基板10、 20之间设置间隔粒子 31，由此，在整个面上使两个基板10、 20的间隔(单元间隙)保持一 定，同时，在两个基板IO、 20的缝隙中填充液晶32。
在CF基板20中的与TFT基板10的相对面上设置有彩色滤光片 21，该彩色滤光片21通过栅格状配置的黑色遮光膜23 (黑矩阵)横向 排列划分呈方形薄板状的红(R)绿(G)蓝(B)三原色的着色部22。此外，在彩色滤光片21与黑色遮光膜23的表面(与TFT基板10的相 对面)上形成由ITO (氧化锡铟)构成的透明的薄板状的公共电极24， 在公共电极24的表面形成取向膜25。
CF基板20中形成有黑色遮光膜23的栅格状的区域，与后述的TFT 基板10中的源极电极线11和栅极电极线12 (作为本发明的构成要件 的突出部)的栅格状的配线区域(栅格框)对应(俯视为重叠)，与TFT 基板10和CF基板20中的黑色遮光膜23的形成区域对应(俯视为重 叠)的栅格状区域成为不参与液晶显示装置的图像显示的遮光区域30。
如图1所示，在TFT基板10中的与CF基板20的相对面上，多 个源极电极线ll按照一定的间隔纵向配置，同时，多个栅极电极线12 按照一定的间隔横向配置。该源极电极线11与栅极电极线12沿着上 述栅格状的遮光区域30 (在遮光区域30的范围内)配置。在由源极电 极线11与栅极电极线12构成的多个(图1中仅表示一处)方形的栅 格框中，分别配置有由ITO (氧化锡铟)构成的透明薄板状的大致呈 方形的显示电极13。另外，在各个栅格框的角落部分别设置有由与源 极电极线11和栅极电极线12连接的TFT (Thin Film Transistor薄膜晶 体管)构成的驱动元件14。
如图2所示，在TFT基板10的表面(与CF基板20的相对面)， 利用光刻法形成规定厚度的栅极电极线12。栅极电极线12的宽度比遮 光区域30的宽度窄，栅极电极线12沿着宽度方向被配置在遮光区域 30的大致中央部位。另夕卜，TFT基板10的表面与栅极电极线12的表 面例如被栅极绝缘膜等的绝缘膜15覆盖，该绝缘膜15的表面中与栅 极电极线12的对应区域、即俯视与栅极电极线12重叠的区域在局部 变高形成层差状。并且，上述显示电极13形成于绝缘膜15的表面中 较低的部分(与栅极电极线12非对应的部分(俯视为非重叠的部分))。 由于该显示电极13的外周边缘位于与遮光区域30的侧边缘几乎对应 的位置，因此，在栅极电极线12的侧边缘与显示电极13的外周边缘 之间存在相当于遮光区域30的宽度与栅极电极线12的宽度之差的大 致1/2尺寸的间隙。
并且，在绝缘膜15的表面中与栅极电极线12和显示电极13的间 隙对应的部分(俯视与间隙重叠的部分)形成增高层16。该增高层16
8沿着栅极电极线12的侧边缘和显示电极13的外周边缘设置，并且位
于在栅极电极线12的长度方向上相邻的两根源极电极线11的大致中 间位置。另外，增高层16是利用光刻法并且使用与源极电极线11相
同的材质在相同的工序中形成，不与图像显示用的电路连接。而且，
增高层16的表面高度是和绝缘膜15中与栅极电极线12对应的部分(俯 视与栅极电极线12重叠的部分)的表面大致相同的高度。
并且，绝缘膜15的表面中与栅极电极线12的对应区域(俯视与 栅极电极线12重叠的区域)、显示电极13的表面、增高层16的表面 以及它们的间隙由被称作Pas (钝化膜)的保护膜17覆盖。保护膜17 的表面至少在遮光区域30及其附近变成大致相同的高度(基本在同一 平面)。详细来讲，与栅极电极线12的对应区域和与增高层16的对应 区域成为相同高度，在与栅极电极线12的对应区域(俯视为重叠的区 域)和与增高层16的对应区域(俯视为重叠的区域)的边界部分形成 深度比间隔粒子31的外径(直径)尺寸浅的沟槽状的凹部18。在该保 护膜17的表面(与CF基板20的相对面)中，与一对增高层16的对 应区域(俯视为重叠的区域)、和与栅极电极线12中的由两个增高层 16夹着的部分的对应区域(俯视为重叠的区域)加在一起的区域形成 基本在同一平面的略呈方形的配置面19。在该配置面19内包括一对凹 部18。该配置面19扩散至在遮光区域30的范围内横跨遮光区域30 的几乎整个宽度的范围。
在上述配置面19中配置多个间隔粒子31。间隔粒子31是合成树 脂制的球体，其表面被覆盖粘着材料(图中未示)。在制造工序中，间 隔粒子31在被包含在墨水(图中未示)中的状态下从喷墨装置(图中 未示)中被吐出，从而被涂敷在配置面19的表面。此时，墨水的液滴 被涂敷在配置面19中包括凹部18的区域， 一个液滴中包含多个间隔 粒子31。
被涂敷的墨水，利用表面张力，在保持单一液滴的状态下逐渐蒸 发、干燥，因此，墨水的液滴的直径逐渐变小。随着墨水的液滴直径 的縮小，包含在墨水内的多个间隔粒子31在配置面19上移动同时相 互接近，并且，任一个间隔粒子31落入凹部18中。被收纳在该凹部 18中的间隔粒子31变成使其上侧部分从配置面19向上方突出的核粒子31a，限制向与配置面19平行的方向(与TFT基板IO平行的方向) 的移动。并且，在核粒子31a被收纳在凹部18中后，随着墨水的液滴 变小，残留在配置面19上的其它的间隔粒子31与核粒子31a接近， 并最终与核粒子31a接触(或者邻接)并被确定位置。当墨水完全蒸 发时，核粒子31a利用其表面的粘着剂被固定在凹部18内，间隔粒子 31也通过其表面的粘着剂被固定在配置面19上。
此外，即使向配置面19涂敷的墨水的液滴的一部分向配置面19 外(遮光区域30的外侧，与显示电极13的对应区域(俯视为重叠的 区域))溢出，溢出的间隔粒子31随着墨水的液滴的縮小，被在凹部 18内受到移动限制的核粒子31a吸引，因此，最终被固定在配置面19 的范围内。
如上所述，在间隔粒子31被配置(固定)在TFT基板10的表面 后，以夹着间隔粒子31的方式使TFT基板10与CF基板20重叠(粘 合)。于是，利用被固定在多个配置面19上的间隔粒子31，两个基板 10、 20的间隙(单元间隙)在两个基板10、 20的整个区域被保持一定， 而且，两个基板IO、 20以高精度被保持平行。之后，使用液晶滴下装 置或者液晶封入装置(图中未示)等，实施在两个基板IO、 20的间隙 中滴下或者封入液晶32等的工序，进行液晶显示装置的制造。
如上所述，在本实施方式中，用于配置间隔粒子31的配置面19 扩展至几乎横跨遮光区域30的整个宽度的范围，并且在该整个范围内 形成大致同一平面的平面状，因此，能够准确地在配置区域内配置间 隔粒子31，从而准确地确保规定的单元间隙。
另外，构成配置面19的一部分的栅极电极线12比遮光区域30的 宽度窄，以与该栅极电极线12的侧边缘接近的方式形成增高层16，该 增高层16也与栅极电极线12—同构成配置面19，因此，即使栅极电 极线12的宽度窄，也能够确保宽度宽的配置面19。
另外，在本实施方式中，利用与驱动元件14连接的栅极电极线12 能够形成配置面19，同时能够配置间隔粒子31。
在本实施方式中，多个间隔粒子31在被包含在墨水的液滴中的状 态下被涂敷在配置面19上，通过墨水的干燥被固定在配置面19上， 在配置面19中的墨水的液滴涂敷的区域中形成深度比间隔粒子31的直径尺寸浅的凹部18。由此，被涂敷在配置面19上的多个间隔粒子
31中的任一间隔粒子31被嵌入凹部18中，从而成为定位状态的核粒 子31a，随着墨水的干燥，其它间隔粒子31被核粒子31a吸附。因此， 能够防止间隔粒子31向配置面19外移动。 (实施方式2)
下面，参照图3说明本发明的具体实施方式
2。本实施方式2中增 高层40与上述实施方式1不同。其它的结构与上述实施方式1相同， 因此，对于相同的结构标注相同的符号，并省略关于结构、作用和效 果的说明。
本实施方式2的增高层40采用与在TFT基板10禾Q CF基板20中 设置的绝缘层相同的材料构成。作为绝缘层的例子有i层(a-Si:非晶 硅)、n+层(^C-Si:微晶硅)。增高层40的宽度尺寸比实施方式1的 增高层16大，增高层40的与栅极电极线12相反一侧的边缘部向遮光 区域30外突出。并且，在该增高层40的向遮光区域30外突出的部分 的表面，隔着保护膜17重叠有显示电极13的外周边缘部。并且，在 保护膜17的表面中被夹在左右显示电极13间的区域，即与栅极电极 线12对应的区域、和增高层40中的与遮光区域30内的部分对应的区 域(俯视为重叠的区域)成为用于配置间隔粒子31的配置面42。
在增高层是导体的情况下，如果縮短增高层与栅极电极线12的距 离，那么，就会通过增高层在栅极电极线12与显示电极13之间产生 电容，但是，在本实施方式中，因为增高层40使用绝缘材料，故能够 防止在栅极电极线12与显示电极13间产生电容，同时，能够使增高 层40接近栅极电极线12。由此，在实施方式1中，在栅极电极线12 与增高层16的边界形成的凹部18在本实施方式2中并未形成，配置 面42的整个表面是平坦面。 (实施方式3)
下面，参照图4和图5说明本发明的具体实施方式
3。本实施方式 3其配置面50与上述实施方式1不同。其它的结构与上述实施方式1 相同，因此对于相同的结构标注相同的符号，并省略关于结构、作用 和效果的说明。
在本实施方式3中，栅极电极线12的长度方向的一部分变成使其两侧边缘向外侧突出的略呈方形的宽部12W。栅极电极线12中，宽部
12W以外的部分12N的宽度尺寸与实施方式1相同，比遮光区域30 窄，但是，宽部12W的宽度尺寸与遮光区域30几乎相同(比遮光区 域30的宽度略小)。并且，保护膜17的表面中，与宽部12W对应的 区域(俯视为重叠的区域)略呈方形，在整个区域成为平坦(平坦状) 的配置面50。在本实施方式中，即使栅极电极线12比遮光区域30的 宽度窄，通过局部增大栅极电极线12的宽度，由此能够实现确保宽度 宽的(面积大)的配置面50。在本实施方式3中，并未设置实施方式 1、 2中那样的增高层16、 40，另外，在配置面50上未形成相当于实 施方式1中的凹部18的部分。 (实施方式4)
下面，参照图6说明本发明的具体实施方式
4。本实施方式4其配 置面60与上述实施方式1不同。其它的结构与上述实施方式1相同， 因此，对于相同的结构标注相同的符号，并省略关于结构、作用和效 果的说明。
如上所述，在CF基板20上，通过利用栅格状的黑色遮光膜23 (黑 矩阵)划分多个着色部22，由此构成彩色滤光片21，在TFT基板IO 上，辅助电容(存储电容或者附加电容)的辅助电容电极线61按照横 穿着色部22的方式设置，与该辅助电容电极线61对应的区域(俯视 为重叠的区域)也变成遮光区域30。并且，在该遮光区域30内形成沿 着辅助电容电极线61的侧边缘的一对增高层62，由该一对增高层62、 和辅助电容电极线61中被两个增高层62夹着的区域形成略呈方形的 配置面60。
此外，在本实施方式4中，利用以横穿着色部22的方式配置的辅 助电容电极线61构成配置面60，但是取而代之，也可以利用不横穿着 色部22方式的辅助电容电极线构成配置面。另外，也可以不形成增高 层62，如实施方式3那样，通过在局部加宽辅助电容电极线61来构成 配置面。
(其它实施方式)
本发明并非局限于根据上述内容以及附图所说明的实施方式，例 如，以下的实施方式也包含在本发明的技术范畴中。(1) 在上述实施方式1中，在与源极电极线相同的工序中形成增 高层，但是并非局限于此，例如，也可以通过i层、n+层、栅极电极 线等形成增高层。
(2) 在上述实施方式中，以与驱动元件连接的电极线作为栅极电
极线，但是，也可以取而代之用作源极电极线。
(3) 在上述实施方式中，在TFT基板与CF基板中的一个上配置 间隔粒子，但是，也可以在TFT基板与CF基板双方上都配置间隔粒 子。在该情况下，在TFT基板上配置的间隔粒子和在CF基板上配置 的间隔粒子按照重叠而互不干扰的方式配置。
(4) 在上述实施方式中，对驱动元件是TFT的情况进行了说明， 但是，本发明在驱动元件为MIM (Metal Insulator Metal金属-绝缘体-金属)等TFT以外的情况下也能应用。
(5) 在上述实施方式l中，在配置面上形成了凹部，但是，也可 以采用在配置面上不形成凹部的方式。
权利要求
1. 一种液晶显示装置，其特征在于，具备一对透明基板；配置于在所述一对透明基板上设置的栅格状的遮光区域内、使所述一对透明基板保持规定间隔的间隔粒子；和被封入所述一对透明基板之间的液晶，在所述一对透明基板中至少一个透明基板的与另一个透明基板的相对面上，形成用于配置所述间隔粒子的配置面，所述配置面扩大至所述遮光区域的几乎整个宽度的范围，并且在其全部范围形成大概为同一平面的平面状。
2. 根据权利要求l所述的液晶显示装置，其特征在于 在所述一对透明基板中的一个透明基板上，设置比所述遮光区域宽度窄并且沿着所述遮光区域配置的突出部，在所述一个透明基板上形成接近所述突出部的侧边缘的增高层， 在跨越所述突出部与所述增高层形成的所述液晶侧的面上构成所述配 置面。
3. 根据权利要求l所述的液晶显示装置，其特征在于 在所述一对透明基板中的一个透明基板上设置沿着所述遮光区域配置的突出部，所述突出部包括其宽度尺寸扩展至所述遮光区域的几乎整个宽度 的部分，在该扩展的部分的所述液晶侧的面上构成所述配置面。
4. 根据权利要求2或者3所述的液晶显示装置，其特征在于 所述突出部为与驱动元件连接的电极线。
5. 根据权利要求2或者3所述的液晶显示装置，其特征在于 在所述一对透明基板中的一个透明基板上形成有彩色滤光片，所述彩色滤光片配置有通过沿着所述遮光区域的黑色遮光膜划分的多个着色部，所述突出部为在另一个所述透明基板上以在俯视图中横穿所述着 色部的方式配置的电极线。
6. 根据权利要求2或者3所述的液晶显示装置，其特征在于 在所述一对透明基板中的一个透明基板上，形成辅助电容的辅助电容电极线，所述辅助电容电极线作为所述突出部。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于多个所述间隔粒子在被包含在墨水液滴中的状态下被涂敷在所述 配置面上，并且通过墨水的千燥被固定在所述配置面上，在所述配置面中的墨水液滴的涂敷区域中，形成深度比所述间隔 粒子的直径尺寸浅的凹部。
8. —种液晶显示装置的制造方法，其特征在于在被相互平行地重叠同时具有栅格状的遮光区域的一对透明基板 中的至少一个透明基板的所述遮光区域内形成配置面，所述配置面扩 展至横跨所述遮光区域的几乎整个幅宽的范围，并且在该整个范围内 形成大致为同一平面的平面状，在所述配置面上涂敷所述间隔粒子，所述一对透明基板以通过夹着所述间隔粒子而空出规定的间隔的 方式重叠，在所述重叠的一对透明基板的间隙中滴下或者封入液晶。
全文摘要
本发明提供一种液晶显示装置及其制造方法。其中，平行重叠的一对透明基板(10)、(20)通过间隔粒子(31)保持规定的间隔。间隔粒子(31)被配置在配置面(19)上，该配置面(19)形成于TFT基板(10)中的与CF基板(20)的相对面中栅格状的遮光区域(30)内。配置面(19)扩大至遮光区域(30)的几乎整个宽度的范围，同时，在该整个范围形成为大致同一平面的平面状，因此，能够确保在配置区域(30)内配置间隔粒子(31)，从而能够确保规定的单元间隙。
文档编号G02F1/1335GK101427176SQ20078001390
公开日2009年5月6日 申请日期2007年3月9日 优先权日2006年4月21日
发明者黑住幸生 申请人:夏普株式会社